UNIVERSIDAD NACIONAL DE
INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
DISEÑO E IMPLEMENTACION DE LA
AUTOMATIZACION DE LA CENTRAL
HIDROELECTRICA LA HUACA
INFORME DE SUFICIENCIA
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECANICO-ELECTRICISTA
JIMY ARMANDO BULEJE REVILLA
PROMOCION 2006-11
-AUTOMATIZACION DE LA CENTRAL
INDICE
PROLOGO ... 1
CAPITULO 1: INTRODUCCION ... 3 .
1 . 1 Antecedentes .. · ...................................... 3
1.2 Alcances ... 4
1.3 Limitaciones ... 5
CAPITULO 11: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... ' ... 7
2.1 Objetivo general ... 7
2.2 Objetivos específicos ... 7
2.3 Planteamiento del problema ... 8
2.4 Marco teórico ... 9
CAPITULOIII: DESARROLLO �E LA SOLUCION ... 14
3.1 La central hidroeléctrica como planta ... 14
3.2 Secuencia de Control o activación ... · ... 19
3.3 Elemento controlador AC800 ... 40
3.4 Diagrama de proceso .Y control ....... 53
3.5 Funcionamiento del sistema ... 53
3.6 Integración y comunicación mediante el switch RS900 ... 56
3.7 Cronograma de actividades ... 59
3.8 Presupuesto ... 61
CAPITULO IV: PUESTA EN MARCHA···.··· 63
4.1 Puesta en ser.vicio del nuevo sistema medición, sincronización y media tensión ... 63
CONCLUSIONES ... '. ... 66
RECOMENDACIONES ... : ... 67
BIBLIOGRAFIA ...
68
PLANO ... 69
PROLOGO
Hoy en día la automatización es una herramienta muy importante si se opta por
optimizar recursos y aumentar la eficiencia de un proceso productivo, entre todos
los procesos industriales que existen se encuentra el de producción de energía
eléctrica, el cual ha evolucionado rnuy rápidamente en )os últimos años con la
ayuda de la electrónica y las comunicaciones. El presente trabajo está compuesto
de 4 capítulos, los cuales se considera necesario para el funcionamiento de este
sistema.
El primer capítulo; la introducción, presenta los antecedentes de la central,
una breve reseña sobre la forma de operar algunas centrales eléctricas en el
mundo, así como el alcance de este trabajo y las limitaciones es decir aquellas ,.
consideraciones que no están incluidas en el presente proyecto.
El segundo capítulo; planteamiento · del problema, se muestra el objetivo
general y los objetivos específicos, también muestra el planteamiento del problema
propiamente dicho y finalmente conceptos teóricos necesarios para poder entender
cómo se lleva a cabo la automatización de la central.
Por último, el cuarto capítulo; la puesta en marcha det sistema, donde se
muestra las 2 etapas de la puesta en servicio de todo el equipamiento nuevo con el
equipamiento existente.
Las conclusiones y recomendaciones son párrafos para tomar en cuenta en
similares trabajos en el futuro. En los anexos, se encuentr� la información adicional
de los módulos de control analógicos y digitales usados en este proyecto.
Finalmente agradezco a las personas que me apoyaron para sacar adelante este
1.1 Antecedentes
CAPITULO 1
INTRODUCCION
Desde la construcción de esta central hace más de 40 años, la producción de energía eléctrica se ha llevado a cabo mediante un proce�o manual y lento, ahora con el avance tecnológico es posible automatizar el proceso de generación de la central hidroeléctrica.
Mediante la automatización de la producción de energía eléctrica se tiene en
la actualidad centrales "desatendidas", es decir centrales operadas remotamente
sin necesidad de tener operadores en la instalación, esto es muy común en
centrales de difícil acceso como por ejemplo aquellas que se encuentran cubiertas
bajo la nieve en países cercanos a los polos norte y sur del planeta, en estas
centrales solo se ingresa para un mantenimiento programado o correctivo o cuando
se quiere hacer una inspección a la operación.
El proyecto consiste en realizar el control de procesos de manera autónoma, actualmente todas las actividades como son apertura y cierre de válvula mariposa, arranque y parada de los motores del regulador de velocidad, arranque y parada de la compresora, etc. Son realizadas por el operador de tumo.
Esta central cuenta con 02 grupos de generación de 3.5MW cada uno, con una configura�ión horizontal, cada configuración está compuesta de 1 turbina Francis, 1 excitatriz rotativa, una volante, como sabemc:>s la volante es un
/¡
acumulador de energía mecánica el cual sirve para entregar la energía absorbida en el momento en que la carga es elevada y el eje tienda a bajar sus RPM y acumular energía en el momento en que la carga disminuye y el eje tienda a
aumentar su velocidad.
La automatización de la sincronización también es parte de este proyecto, lo cual se lleva a cabo mediante un relé de sincronización, esto será explicado más adelante.
El desarrollo de este trabajo está basado en un problema real y la solución planteada es hoy en día usada en varias plantas de generación hidroeléctrica en nuestro país, el nombre de la central, La Huaca, es un cambio del verdadero nombre de la central con-el objetivo de asegurar la confidencialidad del caso.
1.2 Alcances
El alcance del proyecto consta de:
5
• El sistema de energía de la automatización de la central, es decir, en el caso de que salga fuera de servicio la tensión de servicios auxiliares, existe un sistema de UPS ( Uninterruptible Power Supply) que darán una autonomía de operación de hasta 2 horas.
• Integración a un sistema SCADA mediante el software Microscada de la marca ABB.
• Renovación de los transformadores de medida de media tensión (ver el plano del
diagrama unifilar).
• Ingeniería para la programación de los controladores, consiste en el desarrollo de las diferentes lógicas de operación e interacción de las diferentes señales tomadas de campo para el correcto funcionamiento de los grupos de generación.
1.3 Limitaciones
El proyecto tendrá algunas exclusiones como.
• Cálculos de cables de media tensión y alta tensión.
• Estudios de impacto ambiental
• Sistemas contra incendios.
• Los sistemas de servicios auxiliares (SSAA) de 220Vac, 11 OVcc: estos sistemas
son existentes y son desde donde el sistema de automatización tomara la tensión,
lo que sí es parte de este proyecto es la integración de este sistema con la
automatización es decir, existirán señales de alarma en las pantallas de la
estación de operación en el caso que algún interruptor termo magnético de los
tableros de SSAA pierdan tensión y esto se hará cableando cada contacto auxiliar
Normalmente Cerrado (NO) de cada termo magnético y llevarlo hasta las entradas digitales del controlador de esta manera cuando el interruptor habrá el circuito
digital al controlador lógico programable (PLC) el cual mostrará una alarma para el operador.
• El sistema de protección eléctrica de la central: conformado por los relés de
protección de generador 1 y generador 2, relé de protección de transformador
elevador de 44KV/5.25KV, relé de protección de línea, relé de protección de
autotransformador 72.5KV/44KV; estos equipos son existentes y lo que si es
necesario es ihtegrarlos al sistema de automatización, en la figura 3.2 se puede
CAPITULO 11
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1 Objetivo general
Optimizar el proceso de·· producción de energía eléctrica mediante la
automatización de la central hidroeléctrica, con esta automatización se obtiene
datos históricos de eventos para gestiones de mantenimiento, análisis de
tendencias, es decir diagramas referentes a la operación de la central como
Potencia (MW) vs Tiempo (segundos) o Caudal (m3/s) vs Tiempo (meses).
2.2 Objetivos específicos
• Cambiar el sistema de medición de la central, renovando los 12 transformadores corriente de 400/5A que c.orresponden al lado generación como al lado neutro, también la renovación de los 9 transformadores de tensión de 5.25/ 0.1 KV, 3 del grupo 1, otros 3 del grupo II y los otros 3 de la barra en 5.25KV, esto se puede observar en el plano del diagrama unifilar.
• Instalar y pqner en servicio el sincronizador automático de la central hidroeléctrica.
• Instalar y poner en servicio los PLC de cada grupo generador.
Planteamiento del problema
Esta central posee un control de procesos antiguo,· los equipos son
controlados desde sus propios tableros de campo los cuales poseen un conjunto de
relés que operan con una tensión de 11 0Vcc o 48Vcc, fue necesario plantear el
diseño de la automatización jerarquizándola en 3 niveles de control lo cual es muy
común es soluciones de automatismo, luego del diseño se realizará la parada de
cada unidad para poder conectar los nuevos cables que van de los controladores a
"los equipos, todo el cableado anfiguo será desinstalado para poder dar espado al
nuevo cableado, también se considera un envío de s�ñales por protocolo de
comunicación MODBUS de 3 equipos hasta el tablero PLC, estos equipos ser{in ·Ios
siguientes:
• Medidores de energía del grupo I y medidores de energía del grupo 11: cada
medidor tiene que estar conectado a su respectivo controlador por medio de
una comunicación serial, a través de este cable se integra el medidor al
sistema de automatización.
• Regulador de tensión del grupo I y regulador de tensión del grupo 11: estos
reguladores también se integran al sistema por medio de la comunicación
serial en protocolo MODBUS debido a que posee puerto de comunicación.
• Relé de sincronización: este equipo también es integrado por medio del
protocolo MODBUS ya que posee puerto de comunicación.
Estos son los equipos que son integrados al sistema por comunicación, para
los demás equipos de la central es necesario tender cables de 12x1 .5mm2 y
9
2.4 Marco teórico
2.4.1 Sistemas SCADA
SCADA es un acrónimo de ªSupervisory Control And Data Acquisition"
(Control supervisor y adquisición de datos). Los sistemas SCADA utilizan las
computadoras y tecnologías de comunicación para automatizar el monitoreo y
control de procesos industriales. Estos sistemas son partes integrales de la
mayoría de los ambientes industriales complejos o muy geográficamente
dispersos ya que pueden recoger la información muy rápidamente y
presentarla a un operador en una forma amigabl�. Los sistemas SCADA
mejoran la eficacia y eficiencia del proceso de monitoreo y conJrol
proporcionando la información oportuna para poder tomar decisiones
operacionales apropiadas.
2.4.2 Arquitectura del sistema
La arquitectura del sistema está basada en un sistema de control de
un PLC por grupo generador, el sistema de tontrol no es del tipo distribuido,
es decir, no existe un controlador de respaldo instalado ya que la central es
de 7MW y su salida del servicio no representaría una gran pérdida de
producción de electricidad comparada con la que dejarían de producir otras
centrales de mayor potencia.
2.4.3 Dispositivos de campo
Son todos los dispositivos que permiten la recolección de la
información del campo, esta constituido por las válvulas, ' . . medidores,
2.4.4 Controlador lógico programable (PLC)
Controlador lógico programable, es el cerebro de la instalación
mediante su lógica de procesamiento previamente programada se realiza
toda la inteligencia del control y automatización del proceso.
2.4.5 Sistemas de sincronización
Cada vez que un grupo generador va a ser puesto en paralelo con
otros grupos que se encuentren despachando potencia y energía, es
necesario cumplir con 3 requisitos para poder cerrar de manera segura el
interruptor de grupo, estos requisitos son; igualdad de tensiones, igualdad
de frecuencias e igualdad de ángulo, algunas centrales todavía usan la
sincronización manual, es decir con la ayuda de 02 frecuencímetros para la
comparación de frecuencias, 02 voltímetros para la comparación de
tensiones, 01 sincronoscopio para ver el desfasamiento en ángulos
eléctricos y 02 equipos electromecánicos que suben y bajan la tensión de
grupo y frecuencia de grupo, luego cuando los valores de tensiones de
grupo y de barra, frecuencias de grupo y de barra y ángulos de grupo y de
barra se encuentran iguales, el operador da el mando de cerrar el interruptor
de grupo, apretando un pulsador el cual energiza la bobina encargada del
cierre del circuito.
En la actualidad existen relés de sincronización los cuales son
dispositivos electrónicos inteligentes que comparan los valores de tensión y
frecuencia y a su vez son capaces de realizar mandos a los sistemas de
para así poder igualar los parámetros eléctricos y dar' la orden de cierre de
interruptor.
En este proyecto se usa el sincronizador ABB synchrotact para la
automatización de la sincronización de los 2 grupos generadores.
Figura 2.1 Relé de Sincronización synchrotact marca ABB
2.4.6 Unidad de control principal: Servidor de aspectos y Servidor de
conectividad
• Servidor de Aspectos.- Se denomina así a aquel servidor que tiene
almacenado la información de los controladores lógicos programables, así como la información con la que trabaja el sistema para la interacción con el usuario (aspectos).
• Servidor de Conectividad.- Es aquel servidor que soporta las
comunicaciones del sistema y como su nombre lo indica, la conectividad, mediante el software OPC que se le instale. En este proyecto el servidor de aspectos y el servidor de conectividad serán físicamente el mismo servidor.
2.4. 7 Red de área Local (LAN)
De las siglas Local Area Network, es la interconexión de diferentes equipos y dispositivos, la identificación de estos dispositivos es realizada a través de una dirección IP Internet Protocol.
2.4.8 Interfaz Humano Máquina (HMI)
De las siglas "Human Machine Interfase", es el dispositivo que
permite la interacción del operador con el sistema, los HMI pueden estar en
diferentes sistemas, en este proyecto está instalado 1 HMI a pie de máquina
por cada grupo y 1 HMI en la estación de operación de la central que es
2.4.9 Sistema de posicionamiento global (GPS)
13
De las siglas Global Position System, es el reloj con sincronización
de tiempo a través del sistema satelital GPS permite la sincronización de los
dispositivos de una red LAN usando un protocolo de comunicación, en este
3.1 La central hidroeléctrica como planta
En este punto se pasa a definir quienes son los actuadores de la planta, así
como los sensores, ya que todo proceso de control trabaj� mediante un "Lazo de
control" el cual se observa en la siguiente figura:
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ACTUADOR
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CONTROLADOlt'
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Figura 3.1 Lazo de Control
Se denomina actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un
15
En el caso de la válvula by pass y la válvula mariposa, los actuadores son
los pistones hidráulicos que con la presión de aceite son capaces de abrir y cerrar
la válvula.
El equipo que sensa la posición de esta válvula será un !imitador de carrera,
el cual cerrará un contacto seco avisando de esta manera al controlador que el
equipo llego a su posición de 100% de apertura, de la misma manera para el cierre
estará instalado otro !imitador de carrera.
Figura 3.2 Limitador de carrera
Entonces para las válvulas del tipo by pass y mariposa, el lazo de control se
muestra en la siguiente figura:
Actuador:
Pistón
hidráulico
Controlador: ACBOO
Planta: Válvula
. .
Sensor: Limitador de
Carrera
Para el sistema de regulación de velocidad, los equipos actuadores son también
pistones hidráulicos que usan la presión del aceite como fuente de poder para
mover los alabes directrices de la turbina Francis, los dispositivos que detectan la
velocidad del grupo generador y posición del pistón son un sensor de velocidad y un sensor de posición respectivamente los cuales mandan información al regulador
de velocidad para que este actué mediante su lógica interna, existe también un
tercer sensor de velocidad el cual sirve para el sistema de medición, dicho sensor
informa al operador la velocidad a la que gira el grupo.
Entonces en el sistema de regulación de velocidad, ·�1 lazo es de la siguiente
manera:
Actuador:
Pistón hidráulico
Controlador:
Regulador de velocidad
Planta:
Turbina Francis
Sensor de Velocidad y
sensor de posición de
pistón
Figura 3.4 Lazo de control del sistema de regulación de velocidad
En el sistema de regulación de tensión el actuador viene hacer la corriente
de excitación ya que con esta corriente se controla la tensión en bornes del
generador, el sensor es el transformador de tensión que está midiendo la tensión
Para este sistema el lazo de control es el siguiente:
Actuador:
Corriente de excitación
Controlador:
Regulador de tensión
Planta: Generador
eléctrico
Figura 3.5 Lazo de control del sistema de regulación de tensión 17
Para el sistema de sincronización el actuador es la bobina de cierre del
interruptor de grupo, los sensores son 3:
El transformador de tensión en el lado generación. El transformador de tensión en el lado de la barra.
Contacto auxiliar de la bobina de cierre, este contacto determinará si el
interruptor de grupo está abierto o cerrado.
Y el controlador es el relé de sincronización, el lazo de control queda de la siguiente
Actuador:
Corriente de excitación
Controlador.
Relé de sincronización
Planta:
Generador eléctrico
Sensores:
Transformadores de tensión y contacto auxiliar de bobina de
cierre para sensar posición de
interruptor
Figura 3.6 Lazo de control del sistema de sincronización
En el caso del sistema de aire a alta presión existe un compresor el cual será
automatizado con la ayuda del controlador lógico programable, en una central
eléctrica el aire a alta presión se usa por ejemplo para abrir y cerrar interruptores de
potencia, su lazo de control será el siguiente:
Controlador:
AC 800
Actuador: Motor eléctrico
Planta: Compresor
3.2 Secuencia de Control o activación
3.2.1 Niveles Jerárquicos de control
19
La arquitectura lógica del sistema implementado se enmarca dentro de una
estructura jerárquica de control, las jerarquías y niveles se conceptualizan e
identifican de diferente manera de acuerdo al proceso y a la implementación de la
automatización.
La jerarquía implementada en el sistema de automatización de la central
hidroeléctrica La Huaca consiste de los siguientes niveles y componentes:
• NIVEL O (NO)
Es el control más básico que existe desde la construcción de la central, es el
conjunto de mandos de todos los tableros de los dispositivos de campo, entre ellos:
el tablero de la válvula mariposa, el tablero de la compresora, el tablero del
regulador de velocidad, el tablero del regulador de tensión.
• NIVEL 1 (N1)
También llamado "nivel a pie de máquina o a pie de grupo", es realizada
desde el PLC que se ubicará en la casa de máquinas, este nivel es de un control
limitado por la interface HMI con respecto al siguiente nivel de control ya que no se
podrá exportar los datos para realizar tendencias o graficas, los controladores
sirven como maestros para la adquisición de datos, cálculos, acciones de control y
procesamiento de la información relacionada con los dispositivos de campo.
También hace parte de este nivel la interfaz_ de usuario local la cual proporciona un
nivel básico de acceso al personal de operación y mantenimiento para la
supervisión y control de los dispositivos de campo asociados al controlador
• NIVEL 2 (N2)
Corresponde a la unidad de control principal, localizada en la sala de control
es desde donde el operador supervisará y controlará el normal proceso de
operación de la central hidroeléctrica, es un nivel de control de mayor jerarquía que
el nivel 1 ya que la información será almacenada para análisis futuros para
maritenimiento y generación de reportes.
3.2.2 Comunicación entre niveles jerárquicos
La comunicación entre niveles jerárquicos permite el intercambio local y
remoto de datos en tiempo real. La transferencia de datos no afecta el desempeño
de las funciones de control y monitoreo del sistema.
• Comunicación entre los niveles 0-1 :Entre el nivel O y el nivel 1 se tienen
los siguientes tipos de comunicación:
- Cableado convencional entre los equipos y dispositivos de campo.
- Comunicación serial para los contadores de energía, reguladores de tensión,
relé de sincronización.
• Comunicación entre los niveles 1-2: Esta comunicación esta
implementada a través de una red LAN Local Area Network que está basada
en un red Ethernet bajo el protocolo de comunicación IEC 61850 para
Nivel O
(NO)
Nivel 1
(N1)
Nivel 2
(N2)
21
La jerarquía implementada en el sistema de automatización de esta central
hidroeléctrica se muestra en la tabla 3.1.
Válvulas, actuadores, sensores de nivel, etc.
COMUNICACION ENTRE NIVELES
Controladores Lógicos Programables.
COMUNICACION ENTRE NIVELES
Unidad de control Principal
Servidor de Aspectos.
Servidor de Conectividad
Es el nivel más básico de control en la planta de generación
hidroeléctrica
Cableado y Comunicación
MODBUS.
• Lógica operativa básica.
• Interfaz de usuario Local (básica).
• Controlador AC800, ubicado en los tableros controladores de los 02 grupos generadores.
Red Ethernet.
Servidor de Aspectos, ubicado en la central hidroeléctrica.
En la siguiente figura también se observa los 3 niveles de control en jerarquía.
NIVEL
21
.
. NIVEL 1
Controlador
NIVEL O
Sensores
Unidad de Control Principal
■ 1 Panel de Procesos
"
•
Motores
Figura 3.8 Vista General de los Niveles de Control
3.2.3 Automatización de la sincronización
Esta central tiene 02 grupos eléctricos y un solo relé de marca ABB, este
relé es capaz de sincronizar hasta 07 generadores. Como ya fue explicado en el
capítulo 11, mediante la lógica de control que posee, realiza mandos de subir y bajar
tensión y frecuencia del regulador de tensión y regulador de velocidad
23
En la figura 3.9 se muestra el esquema de un sistema de sincronización automático.
Legenda:
U1: Voltaje de ia Barra U2: Voltaje del grupo CB: Interruptor de grupo G: Generador
AVR: Regulador de Tensión TR: Regulador de Velocidad ORDER: Mando de paralelo. U+;U-: Mando subir, bajar tensión. f+;f-: Mando subir, bajar velocidad.
Figura 3.9 Sincronización Automática y Paralelismo
3.2.4 Diagramas lógicos
Los diagramas lógicos son una herramienta que facilita las !abores de
programación porque muestra gráficamente la secuencia en la que se realizan los
procesos del sistema en base a condiciones.
.
Los diagramas lógicos muestran los eventos a ejecutarse en la planta de
producción eléctrica, es importante mencionar que los diagramas mostrados
empiezan con la apertura de la válvula by pass, para esto es necesario que el agua
se encuentre a la entra.da de dicha válvula, es decir, el conjunto de actividades
necesarias para que el agua llegue hasta este punto no están siendo tomadas en
cuenta, el alcance de este diseño esta abarcando la automatización de la casa de
máquinas, se necesita otro controlador que sea el cerebro en la represa para que
Antes de comenzar con la apertura de la válvula by pass· existen una serie de
condiciones que se deben cumplir como son por ejemplo un nivel de aceite
aceptable en el tanque del regulador de velocidad, temperaturas dentro de los
límites permisibles en los cojinetes, etc.
Todas estas condiciones son mostradas más adelante en el punto 3.5.1 llamado
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ENTRADAS
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ENTRADAS DE OPERADOR
BOMBA DE ACEITE-DESCONECTAR EN DC
SALIDAS A CAMPO
I» :::::sDE CAMPO
o
c.
I»
m
MANDO DESCONECTAR
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"AUTOMATICO
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3
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AUTOMATICO
c.
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CDMANDO DESCONECTAR
REMOTO
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CONECTADA OC
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SELECTOR REMOTO
1
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SELECTOR MANUAL
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SELECTOR LOCAL
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wMANDO CERRAR
AUTOMATICO
SELECTOR
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AUTOMATICO
MANDO CERRAR
REMOTO
1 POSICION ABIERTO :
1 SELECTOR REMOTO :
SELECTOR MANUAL
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MANDO CERRAR
LOCAL
SELECTOR LOCAL
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ENTRADAS
ENTRADAS DE OPERADOR
DECAMPO
MANDO ABRIR
AUTOMATICO
SELECTOR
�AUTOMATICO
MANDO ABRIR
REMOTO
1
POSICION CERRADO
1
SELECTOR REMOTO
SELECTOR MANUAL
1-MANDO ABRIR
LOCAL
SELECTOR LOCAL
1
TRIP ELECTRICO
1
-INTERRUPTOR DE CAMPO.ABRIR
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-SALIDAS A CAMPO
MANDO CONECTAR
AUTOMATICO
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MANDO CONECTAR
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ENTRADAS
ENTRADAS DE OPERADOR
DECAMPO
MANDO DESCONECTAR
AUTOMATICO
SELECTOR
�-AUTOMATICO
MANDO DESCONECTAR
REMOTO
1
CONECTADA AC
1
1
1
SELECTOR REMOTO :
SELECTOR MANUAL
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MANDO DESCONECTAR
LOCAL
SELECTOR LOCAL
COMPRESORA DE AIRE- DESCONE
CTAR
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SALIDAS A CAMPO
MANDO OPERAR
AUOMATICO
SELECTOR
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AUTOMATICO
MANDOSTART
REMOTO
SELECTOR REMOTO
SELECTOR MANUAL
i-MANDO START
LOCAL
SELECTOR LOCAL
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OPERAR
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ENTRADAS
ENTRADAS DE OPERADOR
DE CAMPO
MANDO
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STOP
AUOMATICO.
SELEClOR
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AUTOMATICO
-MANDO STOP
REMOTO
1
SELECTOR REMOTO
1
SELECTOR MANUAL
i-MANDO STOP
LOCAL
SELECTOR LOCAL
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RELE DE SINCRONIZACION- PARAR
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.
-: s 1
-
.SALIDAS A CAMPO
.
PARAR
3.3 Elemento controlador AC800
De las siglas "Advant Controller 800': el controlador es el cerebro del sistema. En él
se ejecuta la lógica de control, y es este equipo el que envía las señales de salida
hacia los actuadores. El controlador constituye el equipo de mayor importancia, por
lo que su selección requiere cuidados que eviten gastos innecesarios con un equipo
más potente de lo que se requiere. La selecci_ón de los controladores se basa en la
cantidad de memoria disponible, la velocidad de procesamiento, capacidad de
comunicación, y aspectos adicionales como dimensiones, seguridad y redundancia.
Módulo de Entrada Digital (DI)
Módulo de Comunicación
Módulo de Salida Digital (DO)
Módulos de Entradas Análogas (Al)
Figura 3.1 O Controlador AC800
i
41
tomadas en cuenta para la selección y que son resumidas en la siguiente tabla .
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Memoria RAM (MB)Frecuencia de Reloj (MHz)
Performance-tiempo para 1000 operaciones
booleanas (ms)
Configuración Redundante
Número de controladores por proyecto
Alimentación
Consumo a 24Vdc.
Típica/Máxima (mA)
Potencia Disipada
Máxim_o módulos de comunicación
Cluster para Módulos E/S
Módulos E/S
Puertos Ethernet
Puertos RS-232
Condiciones ambientales
Grado de Protección
Dimensiones
Peso (gr)
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...,
�!,'_•!,;,:.•_-.::-'.:��::�j_}_;';.;!f-'__·.d
8 8 8 16 32 32
24 24 48 48 96 96
0.46 0.46 0.23 0.23 0.15 0.15
No No No Si Si Si
32
24Vdc (19.2-30_Vdc)
180/300 180/300 180/300 250/430 287/487 287/487
5.0 5.0 5.0 6. 0 6.9 6.9
1 12 12 12 12 12
1el+1op 1el+7op 1el+7op 1el+7op 1el+7op 1el+7op
Max 24 Max96 Max96 Max96 Max96 Depende de la
canales canales canales canales canales
de E/S de E/S de E/S de E/S de E/S configuración
1 2 2 2 2 2
1 (La otra interface RS232 es para la descarga del proa rama)
Industrial
IP20
Ancho 119 x Alto 186 x Profundidad 135mm
1100 1200
:::,
3.3.1 Señales para el PLC del Grupo 1
Con respecto a las variables tomadas de campo a continuación se muestra el
detalle de las señales de entradas digitales utilizadas para el control del grupo I de
la central hidroeléctrica.
Estas señales serán cableadas hasta el módulo terminal D181 O, de siglas digital input, cada D1810 acepta hasta 16 canales de 24Vdc (ver anexo 1), de la tabla 3.2 se observa que los procesadores PM856 hacia adelante, trabajan como máximo
con 96 entradas y/o salidas, veremos cuantas entradas digitales son necesarios
para el control del grupo l.
. Operación de protección diferencial de generador
.Protección de sobre corriente de generador 1 Tablero de protección .Protección falla interruptor
eléctrica de grupo 1 . Protección K86G
.Falla interna rotección diferencial de enerador 1
.Falla interna rotección sobre corriente de enerador 1
.Límite abierto 1
.Límite intermedio 1
Tablero de válvula
1
.Límite cerrado
mariposa
.Activación de solenoide circuito de fuerza 1
.Reserva 1
1
.sa·a resión de Com resora
Tablero de
.Alta resión de com resora 1
compresora
o
D.
:::,
o::
(!)
Tablero de bomba de aceite refrigeración
cojinetes
Tablero de bomba de aceite del regulador de velocidad
.Ba·o fluido de aceite bomba de co·inetes 1
.Filtro obstruido bomba de co·in�tes 1
.Fallo de motor bomba de co·inetes 1
.Bomba de aceite VAC conectada 1
.Bomba de aceite DC conectada 1
. Ba · o nivel de aceite 1
. Filtro de aceite de re ulador obstruido 1
.Reserva 1
.lnterru tor abierto 1
43
Interruptor principal t---''---+----....:...._---l.lnterru tor cerrado 1
Interruptor de sistema de
excitación Regulador de
tensión
. Parada de emer encia 1
.lnterru tor abierto 1
.lnterru tor cerrado . 1
.Falla interna del re ulador 1
Tablero válvula by ,___,,_.__ __ _.:..:..;:....;:_ ______________ -+--__ ....:....__----l. B ass cerrado 1 pass
.B 1
al transformador éie alumbrado 1 1
1
1 1 . UPS de sala de comunicaciones UPS existente 1
. UPS-1 ara servidor de as ectos 1
Señales de pérdida �--' '----'---'---+---'-1
---1
de tensión en . UPS-2 ara fuentes de los controladores ru os 1 11 tablero de SSAA .Interruptor alimentador de sensor de nivel cámara de
220VAC
.Interruptor de alumbrado y tomacorriente en tableros de rotección
C)
.lnterru tor rinci al de tablero de SSAA 110VDC
. .
,-
..
-
. .
-
. .
-.Interruptor tablero de protección de línea de transmisión 72.SKV
.lnterru tor tablero de rotección transformador 44/5.25KV .1 nterruptor tablero de protección autotransformador
72.5/44KV
Señales de pérdida .lnterru tor tablero de Switches RUGGDECOM existentes de tensión en
tablero de SSAA 110VDC
Tablero de regulador de
velocidad
Celda de seccionador de
.Interruptor celda de lado secundario de transformador 44/5.25Kv
.lnterru tor alimentación a bomba DC de re ulador Voith .Falla de sensor de velocidad
.Falla de sensor de osición
.Sobre velocidad
.Falla de bomba de aceite
.Reserva
.Seccionador de ru o I abierto
Total de entradas di itales
Tabla 3.3 Entradas digitales a módulo DI810
1
1
1
1 1 1
1
1 1
1
1 1 1 1 1 1 1
1
1
1
GRUPO 1
45
Las entradas analógicas serán cableadas hasta el módulo terminal Al810 y Al830,
cada Al810 y Al830 aceptan 8 canales con opción 0-20mA, 4-20mA, 0-10Vdc
y 2-10Vdc configurable (ver anexo 2).
Equipamiento que envía la señal
Tablero de regulador de
velocidad
Descripción
. Potenciómetro de set point de velocidad
.Límite del potenciómetro set point de velocidad
.Reserva .Reserva
Tubería forzada .Caudalímetro en tubería forzada de 'grupo 1
Cámara de carga .Sensor de nivel en cámara de carga Total de entradas análogas
Tabla 3.4 Entradas análogas a módulo Al810
Equipamiento que envía la señal Descripción
Número de entradas
1
1
1 1 1 1 6
GR�PO Cojinete de Lado Excitatriz (LE) . RTD de cojinete LE
Número de entradas
1 1
Cojinete de Lado Opuesto a la Excitatriz
(LOE) . RTD de cojinete LOE
Entradas análogas
-o
o..
C)
Los mandos del PLC para el grupo I serán cableadas desde los módulos DO81 O
(digital output), cada DO810 acepta hasta 16 canales de 24Vdc (Ver anexo 3):
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Dispositivo que recibe
Descripción Número de
la señal salidas
Tablero de protección .Falla de controlador 1
eléctrica grupo 1 . Disparo por falla mecánica 1
.Abrir válvula mariposa 1
Tablero de válvula . Parar válvula mariposa
1
mariposa
. Cerrar válvula mariposa 1
Tablero de válvula by .Abrir válvula by pass 1
pass .Cerrar válvula by pass 1
Tablero de bomba de .Conectar bomba 1
aceite refrigeración .Desconectar bomba
cojinete 1
.Conectar bomba VAC
1
Tablero de bomba de .Desconectar bomba VAC 1
aceite del regulador de .Conectar bomba VCC
1
velocidad
.Desconectar bomba VCC 1
.Reserva 1
.Arranque de compresora 1
Compresora de aire .Parada de compresora 1
.Reserva 1
Interruptor de sistema .Abrir interruptor 1
de excitación . Cerrar interruptor 1
.Selección de sincronización grupo 1 1
Tablero Sincronización .Arranque de relé de sincronización 1
. Parada de relé de sincronización 1
Tablero de Interruptor .Abrir interruptor
-o
o.
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Dispositivo que recibe
Descripción
la señal
.Arranque regulador .Parada regulador
.Ajuste de setpoint de velocidad
Tablero de regulador . Bajo setpoint de velocidad . Máximo setpoint de velocidad de velocidad
.Alto setpoint de velocidad
. Límite inferior de velocidad
.Límite superior de velocidad
. Listo para operar
. Operación manual '· '
.Arranque de regulador .Parada de regulador
.Incrementar setpoint de regulador Tablero de regulador .Disminuir setpoint de regulador
de tensión
.Regulación automática
.Regulación manual
.Reset de alarmas de regulador Total de salidas digitales
Tabla 3.6 Salidas digitales de módulo DO810
3.3.2 Señales para el PLC del Grupo 11
Número de salidas 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 40
A continuación se muestra el detalle de las señales de entradas digitales utilizadas
.. '
-o
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Estas señales serán cableadas hasta el módulo terminal D1810 .
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1
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Descripción Número de
la señal entradas
. Operación de protección diferencial de generador
.Protección de sobre corriente de generador 1
Tablero de protección . Protección falla interruptor
eléctrica grupo il . Protección K86G
.Falla interna protección diferencial de generador 1
.Falla interna protección sobre corriente de generador 1
.Límite abierto '. 1
;
Tablero de válvula .Límite intermedio 1
.Límite cerrado 1
mariposa
.Activación de solenoide circuíto de fuerza 1
.Reserva 1
. Bajo fluido de aceite bomba de cojinetes 1
Tablero de bomba de
aceite refrigeración .Filtro obstruido bomba de cojinetes 1
. Falla de motor bomba de cojinetes 1
cojinetes
.Bomba de recirculación y refrigeración conectada 1
. Bomba de aceite VAC conectada 1
Tablero de bomba de .Bomba de aceite DC conectada 1
aceite del regulador de . Bajo nivel de aceite 1
velocidad .Filtro de aceite de reaulador obstruido 1
.Reserva 1
.Interruptor abierto 1
Interruptor principal .Interruptor cerrado 1
.Parada de emergencia 1
Interruptor de sistema . Interruptor abierto 1
de excitación
.Interruptor cerrado 1
Regulador de tensión .Falla interna del regulador 1
Tablero válvula by . By pass cerrado 1
pass
